Diğer yıldızların etrafında da dünyaya benzer gezegenler var mıdır? Understand article

Tercüme eden: Esra Macaroglu Akgul. Danimarka’da bulunan Kopenhag Üniversitesi’nden Uffe Grae Jorgensen’in Galaksimizde Dünya benzeri başka bir gezegenin olup olmadığı konusundaki araştırması

Galaksimiz olan Samanyolu’nda 100 milyar yıldız vardır. Bu yıldızların çoğu bizim yıldızımız olan Güneş’e çok benzer. Acaba bu galaksimizde milyonlarca veya milyarlarca dünyaya benzeyen gezegen olduğu anlamına gelir mi? Hatta bizimki gibi üzerinde yaşam olan gezegenler de olabilir mi? Çok yakın bir geçmişe kadar astronotlar güneş sistemimizdeki gezegenlere hiç benzemeyen gezegenlere ulaşabilmişler, ancak Ağustos 2005 te grubumuz güneş sistemimizin dışında, dünya ile aynı zamanda ve aynı yolla oluşmuş bir gezegen keşfetmiştir.

Bilim insanları Güneş sistemimizin 4.6 milyar yıl önce yıldızlar arası büyük bir bulut çöküşü ile oluştuğuna inanmaktadırlar. Bulutun büyük kısmı Güneşi oluşturmuş, ve bulutun dönmesi ile oluşan sürtünme etrafta gaz ve tozdan oluşan bir tabaka meydana getirmiştir. Tabakanın güneşten uzak, Jüpiterin bugünkü yörüngesinin hemen arkasında kalan dış kısmı, buz kristalleri ve kar tanecikleri oluşturacak kadar soğuktu. Aynı soğuk kış günlerinde olduğu gibi kar yağıyordu fakat bu kar milyonlarca yıl sürdü. Çarpışan kar tanecikleri ve toz parçacıkları zaman içersinde yavaşça kirli bir kartopunu andıran katı bir materyale dönüşmeye başladı. Oluşan bu ilk küme dünyanın kütlesinin 15 katı büyüklüğe geldiğinde, ondaki çekim kuvveti etrafındaki gazı çekti. Küme bu yolla kendini büyük miktarda sıkıştırılmış gaz ile çevrelenmiş katı bir çekirdekten oluşan büyük bir gezegen haline dönüştürdü. Özünde katı buz, biraz kaya ve metal olsa bile biz onu gaz gezegen olarak adlandırmaktayız. Güneş sistemimizin en büyük gezegeni olan Jüpiter, Dünya kütlesinin 300 katına sahiptir ve sıkıştırılmış hidrojen ve helium gazlarından oluşmaktadır.

Tabakanın güneşe yakın olan iç kısmı ise kar oluşturmak için oldukça sıcaktır. Bunun yerine su, aynı sıcak yaz günlerinde havada kaldığı gibi, bulutta kalmıştır. Kaya ve metal içeren çok az sayıdaki toz parçacığı katı kümeler oluşturabilmiştir ve böylece demir özlü küçük katı kümeler olan iç gezegenler, Merkür, Venüs, Dünya, ve Mars oluşmuştur. Bulutun iç bölgesinde kar olmaması bu bölgedeki gezegenleri Jüpiter gibi büyük gaz gezegeni olmaktan korumuştur. Bugün sahip olduğumuz su ve atmosfer dünyaya daha sonar gelmiştir (bilim insanları arasında hala tartışma olan karmaşık bir yolla) fakat bu atmosfer Jüpiter ve diğer gaz gezegenlerindeki gaz kütlesine gore oldukça küçüktür.

1995 yılında, başka bir yıldız etrafında, ince bir yörüngede dolanan devasa bir gaz gezegeninin keşfi büyük bir sürpriz olmuştur. Ilk etapta 51 Pegasi b adı verilen bu gezegenin keşfi; güneş sistemimizde gezegenlerin nasıl oluştuğu ile ilgili büyük yörüngelerde büyük gaz gezegenler, dünya benzeri katı gezegenler ve küçük yörüngeler şeklindeki anlayışımızla şiddetli bir çatışma yaratmıştır. Bununla birlikte, gezegenleri bulmak için kullanılan metot bunun gibi “değişik” gezegenleri bulmaya da duyarlıydı.

Bugün bu büyük gaz gezegenlerin Jüpiter ve Satürnle aynı yolla oluştuğuna fakat zamanla yörüngesinde oldukları yıldıza doğru sürüklendiklerine inanıyo ruz. Eğer bizim güneş sistemimizdeki Jüpiter de aynı hareketi yapsaydı Dünyanın yanından geçerken onu çeperine alacak ve bugün Dünya olmayacaktı. Fakat bizim güneş sistemimizde tüm gezegenlerin yörüngeleri aşağı yukarı sabittir- kararlıdır. Bu sabitliğin tüm gezegen sistemleri için normal mi yoksa sadece bizim güneş sistemimize mi özel olduğunu bilmiyoruz. Bu durum olmasaydı, sistemimizdeki yaşam koşulları büyük ölçüde etkilenecek ve değişecekti. Örneğin; dış gezegenlerin kararlılığı trilyonlarca kuyruklu yıldızın Dünyanın oluşumundan kısa bir süre sonra Güneş sisteminin içinden ayrılmasına sebep olmuştur. Eğer bu kuyruklu yıldızlar bugün hala etrafta olsalardı, olağan çarpışmalarla atmosferi yok edebilir, okyanusları buharlaştırabilir, dünyayı ayak basılabilir bir yer olmaktan çıkarabilirdi. Belki de evrenin yaşamın sürmesine ve biyolojik zamanın (milyarlarca yıl) ilerlemesine izin verdiği tek yer olduğu için bugün Güneş sistemimizde varolabiliyoruz.

Eğer bir gezegen Güneşten başka bir yıldızın etrafında yörüngeye sahipse bu gezegene extrasolar gezegen veya exogezegen diyoruz. 1995 ten beri bilim insanları yaklaşık 200 exogezegen keşfetmişlerdir. Bunlardan pek çoğu (ilki dahil) “radyal hız” tekniği kullanılarak bulunmuştur. Bu teknik yıldızdan gelen tayf çizgilerinin pozisyonlarındaki değişikliği inceler ve çok küçük yörüngelerde dolanan çok büyük gezegenler için bile duyarlıdır. Extrasolar gezegenlerin bulunmasında kullanılan diğer tekniklerin bir çoğu bizim güneş sistemimizde bulunan gezegenlerden çok değişik olan gezegenlere duyarlıdır. Böylece beklenmedik gezegenler bulmaya devam ederiz. Oluşamadıkları küçük yörüngelerde dolanan büyük gaz gezegenler, ultra küçük yörüngelerde oluşamayan küçük katı gezegenler veya küçük yldızların etrafında dolanan oldukça büyük ve parlak gezegenler gibi. Bu durum evrende dünya benzeri gezegenlerin çok az olduğu anlamına gelmez. Sadece başka metotlarla onları bulmak üzere çalışmalıyız. Uzaklardaki yıldızların etrafında dünya benzeri exoplanetlerin bulunmasının zorluğu dünyanın çok küçük (dolayısıyla ışığı etrafında olduğu yıldızın ışığı ile silikleşir) ve aynı zamanda yörüngesinin çok büyük (dolayısıyla yıldızı-güneş herhangi bir periyodik hareket olmazsa uzun süre gözlemlenebilmeli) olmasından kaynaklanmaktadır.

Son yıllarda grubumuz, Dünya ve dünyaya benzer yörüngesi olan küçük kütleli gezegenlere duyarlı “mikrobüyütme” adı verilen metodun uygulama çalışmasını yürütmektedir. Bir yıldız diğerinin neredeyse tam önünden geçerse, onun kütle çekim kuvveti arka plandaki yıldızdan gelen ışığı bükecektir. Böylece öndeki yıldız arka plandaki yıldızdan gelen ışığın aynı anda, çeşitli yönlerde ve daha parlak olarak bize ulaşmasını sağlayacak bir büyüteç görevi yapacaktır. Eğer öndeki yıldız tek ise, (etrafında dolanan bir gezegen yoksa) çekim kuvveti simetrik olacak ve arkadaki yıldızın parlaklığı yıldızlar birbirine yaklaşırken önce artacak, sonra yıldızlar birbirinden uzaklaşırken ise parlaklık azalacaktır. Bu durumda ışık eğrisi zamanla simetrik olacaktır. Eğer, öndeki yıldız bir gezegen tarafından yörüngelenirse, kütle çekim kuvveti asimetrik olacaktır. Arka plandaki yıldızın parlaklığı artış olan durumdan daha farklı bir yolla azalacak, ışık eğrisi asimetrik olacaktır. Bizim ilgilendiğimiz de bu asimetrilerdir. Tipik olarak, öndeki yıldız Güneşten daha küçük bir yıldız (gezegenimizde böyle çok yıldız vardır), arka plandaki yıldız ise serin, kırmızı devasa bir yıldız olacaktır (çok parlak olduğu için işaret edilmesi çok kolay olan).

Chile, Las Campanas gözlemevinde OGLE^w1 diye adlandırılan Polonyalı bir grup 100 milyon yıldızı gözlemekte ve herhangi biri mikrolenslendiğinde bilimsel komitelere duyurmaktadırlar. Avusturalya ve Güney Afrika’da bulunan Avrupa Astronomik Araştırmalar Organizasyonu’nun teleskoplarının işbirliği ile PLANET^w2 adı verilen bir grup kurulmuştur ve OGLE tarafından yapılan bildirimlerin en iyileri bu grup tarafından 24 saat gözlenmektedir.

Yıldız en kritik dönemlerinde birkaç dakika arayla gözlenmektedir. Son 3 yıldır bu yolla 200 den fazla mikrolens durumunda ışık eğrisi çözümlenmiştir. Herhangi bir gezegenimsi işaret vermeyen pek çok ışık eğrisinin incelenmesinden; galaksimizde Jüpiter-Saturn gibi yörüngelerde (büyük yörüngeler) Jüpiter-Saturn gibi (büyük gaz gezegenler) gezegenlerin çok nadir olduğu sonucuna varılmıştır. Başka bir deyişle, evrende biyolojik zaman skalasını bizim güneş sistemimizdeki gibi dengeleyen gezegenlerin varlığı çok alışılagelmiş bir durum değildir.

Chile La Silla da ESO gözlemevinde bulunan bir Danimarka teleskobu 9 Ağustos 2005 te araştırdığımız yörüngesinde bir gezegenin varlığına işaret eden ışık eğrisi asimetrisinin ilk bulgularını duyurmuşlardır. Bu durum takımımızın içerde ve dışarda olan bütün işbirlikçilerine duyurulmuş ve 6 saat sonra Chile, Yeni Zelanda ve Avusturalya’da bulunan 4 teleskop sapmanın doğasını doğrulamışlardır. Işık eğrisinin modellenmesinden 3 ay sonra, gözlemlenen en küçük exogezegenden gelen sinyalleri gördüğümüze ikna olduk ve Ocak 2006 da Nature dergisinde bu keşfi duyurduk. (Beaulieu et al., 2006).

Yeni gezegenin adı OGLE-2005-BLG-390Lb veya kısaca OBO5390 dır. Kütlesi dünya kütlesinin 5 katıdır (Dünyanın 1/10 u olan Marstan daha çok dünyaya benzemektedir) ve 22.000 ışık yılı uzaklıktaki bir yıldızın etrafında dünya yörüngesinden 3 katı daha büyük bir yörüngede döner. Teorilere göre; dünya benzeri katı kayalardan oluşması ve bir yıldızın etrafında, oluşmasına olanak sağlayacak bir uzaklıkta yörüngesinin olması, onu tek bilinen exogezegen yapar. Gezegenlerin sabit yörüngelerde dolaştığı, yaşam şartlarının biyolojik zaman skalalarına uygun ve bizim güneş sistemimizdeki gibi olduğu gözlemlenen bu sistem belki de ilk extrasolar sistemdir.
 

References

• Beaulieu JP et al. (2006) Discovery of a cool planet of 5.5 Earth masses through gravitational microlensing, Nature 439: 437-440. doi:10.1038/nature04441.
  Makale ücretsiz olarak Science in School websitesinden indirilebilir here, veya üye olunabilir. Nature today: www.nature.com/subscribe
• Pierce-Price D (2006) Running one of the world’s largest telescopes. Science in School 1 56-60.

Web References

• w1 – OGLE
• w2 – PLANET

Resources

• California & Carnegie Planet Search, dış gezegenler hakkındaki önemli bilgilerle düzenli olarak yenilenen site
• The Extrasolar Planets Encyclopaedia
• Konunun en yeni ve derinlemesine bir eleştirisi:
  • Marcy G et al. (2005) Observed properties of exoplanets: masses, orbits, and metallicities. Progress of Theoretical Physics Supplement 158: 24-42.
• Uffe Gråe Jørgensen ve çalışma arkadaşlarının araştırması hakkında daha çok bilgi burada bulunmaktadır: http://www.astro.ku.dk/~uffegj/

Institutions

Author(s)

Uffe Gråe Jørgensen Danimarka’nın Kopenhag Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü’nde doçenttir.

Review

Bu makale extrasolar gezegenlerin bulunmasındaki güncel gelişmeleri içermektedir. Yörüngesi 22 000 ışık yılı uzakta bulunan bir yıldızın etrafında olan dünya benzeri yeni bir gezegenin mikrobüyütme denilen yeni bir teknikle bulunmasının detaylarını vermektedir.

Bu çalışma; astronomy veya relativite öğretenlerin konu bilgilerini güncellemek veya bu konulara genel ilgisi olan okuyucular için odak noktası olacaktır. Çalışma yalnız başına herhangi bir pedagojik içeriğe sahip değildir. Kullanılan dilin anlaşılır ve yalın olması, konunun ilgi çekici olması 15-16 gibi genç yaşlarda anlama soruları ile birlikte kullanılabileceğini göstermektedir. Çalışma ayrıca daha ileri düzeydeki öğrenciler için bir araştırma konusu olarak iyi bir başlangıç teşkil edecektir.

Mark Robertson, Büyük Britanya

License

CC-BY-NC-ND

Download

Download this article as a PDF